数显温度计的设计与制作.docVIP

数显温度计的设计与制作 一、测温探头的工作原理 在附图所示电路中，电阻R1～R3、二极管VD1～VD3、三极管V1构成温度传感器电路。其中，VD1、VD2串接作为测温探头；R1～R3、VD3、V1构成恒流源电路，给测温探头提供恒定的正向电流。大家知道，半导体二极管的正向压降决定于正向电流的大小和温度，当正向电流一定时，正向压降随温度的升高而下降。对于普通的硅二极管1N4148而言，具有约－21mV/℃的温度系数，当两个1N4148串接时，总的正向压降与温度的关系约为－42mV/℃。理论和实践都已证明，在－50℃～＋150℃的范围内，二极管的测温精度可达±01℃，与其他温度传感器比较，二极管温度传感器具有灵敏度高、线性好、简便的特点，而且当二极管的正向电流和温度一定的情况下，其正向压降是非常稳定的。通过计算可以知道，恒流源提供给VD1、VD2的恒定电流约为05mA。二极管VD3起温度补偿作用，保证恒流源能提供稳定的电流。 二、测温显示原理 测量探头把待测温度转换为相应的电压后，因为要实现温度的数字显示，就必须有模拟/数字转换装置。在附图中，IC1、IC2、IC3及其周围元件构成A/D转换、数字显示电路。 MC14433是单片CMOS3 位双积分型A/D转换器，该A/D转换器转换精度高，达±005％±1字；转换速率为2～25次/秒；输入阻抗大于1000MΩ；外围元件少，电路结构简单；量程为1999V和1999mV两挡；输出8421BCD代码，经译码后实现LED动态扫描显示。MC14433的第2脚为外接基准电压Vref输入端；第3脚为被测电压Vin输入端；第1脚为模拟地，此端为高阻输入端，是被测电压和基准电压的地；第{15}脚为过量程输出标志端OR，平时OR为高电平，当|Vin|Vref即超过量程时，OR为低电平。被测电压Vin与基准电压Vref成下列比例关系(当小数点定位于4个LED数码管的十位数时)：输出读数= ×1999在附图中，IC2(译码器MC14511)把IC1(MC14433)输出的BCD码译成十进制数显示，因为MC14433以扫描方式输出数据，所以只需要用一个译码器就能驱动4只共阴极LED数码管，其中千位数的数码管(最左边一个LED数码管)只接b、c两段。4只LED数码管的公共阴极分别由IC3(MC1413)中的4个达林顿复合晶体管驱动。负号由千位数的LED数码管之“g段”来显示，显示负号的“g段”由MC14433的Q2控制，当输入负电压时(对应温度为0℃以下)，Q2=“0”，显示负号的“g段”通过R15点亮；当输入正电压时(对应温度为0℃以上)，Q2=“1”，使MC1413的另一个达林顿复合晶体管把流过R15的电流旁路到地，使显示负号的“g段”熄灭。小数点固定在十位数的LED数码管，通过R16给小数点“dp”提供电流，使小数点“dp”点亮。在附图中，设置电位器RP1和RP2，其中RP1用于调节沸点(100℃)；RP2用于调节冰点(0℃)。整个电路的直流电源由IC4(LM7809)提供，直流电源电压为＋9V。。 ? 三、数显温度计元器件选择IC1为MC14433，可直接代换的有TSC14433、TC14433、5G14433等。IC2为七段译码/驱动CMOS数字逻辑电路，可选用MC14511、HD14511、CD4511等。IC3为七路达林顿复合晶体管，可选用MC1413、5G1413、ULN2003等。其他元器件按图示进行选择即可。 四、数显温度计的制作电路很简单，便于在业余条件下制作。因为MC14433和MC14511是CMOS集成电路，且最多只有24个引脚，所以宜使用IC插座。先焊接好IC插座和其他元器件后，再将MC14433、MC14511、MC1413插入到相应的IC插座上即可。 五、调试 焊接、安装好电路后，该数显温度计需要经过调试方可正常使用。调试前，先准备好0℃的冰水和100℃的沸水各1000ml. 调试步骤如下：(1) 将RP1调到最上端，使Vref为最高电压，把二极管测温探头置于0℃的冰水中，调节RP2，使四只LED数码管显示的读数为“00.0”。(2) 将二极管测温探头置于100℃的沸水中，调节RP1，使得四只LED数码管显示的读数为“100.0”，且IC1(MC14433)的第{15}脚OR为高电平。经上述调试后，该数显温度计就可以正常工作了，其测温范围是－50～＋150℃。该数显温度计的测温范围仅受二极管测温探头的限制，若改用其他的温度传感器，则无需变动附图所示电路的其他部分，就可获得不同测温范围的数显温度计。 ? LCD数显温度计的制作 在这里，我向大家介绍LCD数显温度计的制作。它用二极管IS1588做温度传感器，测温范围在+150°C到